4.[2010年蘇州調(diào)研測(cè)試]史料記載:“(甲午戰(zhàn)爭(zhēng)后)隨便走進(jìn)哪一家農(nóng)戶,人們都可以看到,曾經(jīng)是不可缺少的紡車(chē),都蒙上了塵土,被人遺忘了。一捆捆機(jī)器壓的孟買(mǎi)棉紗似乎使人注意到手紡車(chē)已經(jīng)不合時(shí)宜了。”這種現(xiàn)象反映的實(shí)質(zhì)問(wèn)題是
A.民族工業(yè)舉步維艱 B.孟買(mǎi)棉紗質(zhì)優(yōu)價(jià)廉
C.手搖紡車(chē)效率低下 D.自然經(jīng)濟(jì)逐漸解體
[解析]D 中國(guó)傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模式是小農(nóng)經(jīng)濟(jì),這是一種自給自足的自然經(jīng)濟(jì),其突出特點(diǎn)是耕與織的結(jié)合。甲午戰(zhàn)爭(zhēng)后,農(nóng)戶紡車(chē)的不再使用,表明耕與織的進(jìn)一步分離,因此其本質(zhì)上反映了自然經(jīng)濟(jì)的解體。
3.[2010年聊城第二次高考模擬考試]19世紀(jì)40-60年代,中國(guó)一些傳統(tǒng)制造業(yè),如紡織業(yè)、制針業(yè)等日益衰落,但制茶、繅絲、醬菜、皮革加工等傳統(tǒng)制造業(yè)卻意外獲得較快發(fā)展。材料中這些制造業(yè)“意外獲得較快發(fā)展”的主要原因是
A.近代民族資本主義工業(yè)興起 B.洋務(wù)派大力興辦近代工業(yè)
C.清政府允許民間開(kāi)設(shè)工廠 D.中國(guó)淪為西方的原料產(chǎn)地
[解析]D 注意時(shí)間:19世紀(jì)40-60年代。鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)后,中國(guó)逐漸被卷入資本主義世界市場(chǎng),成為西方國(guó)家的原料產(chǎn)地。A項(xiàng)中近代民族資本主義工業(yè)興起于19世紀(jì)70年代前后。B項(xiàng)洋務(wù)運(yùn)動(dòng)始于19世紀(jì)60年代。清政府在甲午戰(zhàn)爭(zhēng)后為擴(kuò)大稅源,一度放寬了對(duì)民間設(shè)廠的限制,C項(xiàng)亦可排除。
2.(2010年江蘇卷)下圖反映了國(guó)民政府統(tǒng)治時(shí)期某一經(jīng)濟(jì)狀況,對(duì)圖中信息解讀正確的是
A.抗戰(zhàn)勝利后政府獲得大量經(jīng)濟(jì)賠償
B.國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)運(yùn)動(dòng)刺激了貨幣發(fā)行
C.貨幣大量增發(fā)給民族工業(yè)巨大壓力
D.布雷頓森林體系推動(dòng)中國(guó)貨幣需求
[解析]C 國(guó)民政府發(fā)行的法幣數(shù)額快速增長(zhǎng),導(dǎo)致通貨急劇膨脹,造成原料昂貴而產(chǎn)品滯銷(xiāo),民族工業(yè)陷入絕境。故正確答案為C。
說(shuō)明:本資料精選全國(guó)各地高考真題和全國(guó)新課標(biāo)地區(qū)名校月考、聯(lián)考、大市模擬試題,對(duì)備戰(zhàn)2011年高考具有較好的指導(dǎo)作用。
1.(2010年全國(guó)卷1)表1 1885-1892年田賦、厘金、關(guān)稅占清政府年收入百分比
年份 |
總額(千兩) |
田賦(%) |
厘金(%) |
關(guān)稅(%) |
1885 |
78276 |
38.6 |
17.9 |
18.8 |
1887 |
85787 |
36.4 |
19.6 |
24.3 |
1889 |
86187 |
35.5 |
17.4 |
25.7 |
1891 |
95394 |
33.4 |
17.1 |
25.1 |
1892 |
88816 |
35.2 |
17.2 |
26.0 |
表1反映了這一時(shí)期
A.政府強(qiáng)化了對(duì)關(guān)稅的控制 B.連年戰(zhàn)爭(zhēng)使農(nóng)村經(jīng)濟(jì)日趨凋敝
C.民族工商業(yè)發(fā)展陷入停滯 D.財(cái)政收入越來(lái)越倚重商品流通
[解析]D 中法戰(zhàn)爭(zhēng)后政府的關(guān)稅權(quán)沒(méi)有加強(qiáng),故A錯(cuò);BC與題干不符。
2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析
⑴火車(chē)拐彎問(wèn)題:
由于火車(chē)的質(zhì)量比較大,火車(chē)拐彎時(shí)所需的向心力就很大。如果鐵軌內(nèi)外側(cè)一樣高,則外側(cè)輪緣
所受的壓力很大,容易損壞;實(shí)用中使外軌略高于內(nèi)軌,從而重力,鐵軌支持力和側(cè)向壓力的合力
提供火車(chē)拐彎時(shí)所需的向心力
例題:鐵軌拐彎處半徑為R,內(nèi)外軌高度差為H兩軌間距為L(zhǎng),火車(chē)總質(zhì)量為M,則:
⑴火車(chē)在拐彎處運(yùn)動(dòng)的“規(guī)定速度vP”大小為 ,
⑵若火車(chē)實(shí)際速度大于vP,則 軌將受到側(cè)向壓力,
⑶若火車(chē)實(shí)際速度小于vP,則 軌將受到側(cè)向壓力。
解析:⑴mgtanθ=m
⑵火車(chē)做離心運(yùn)動(dòng),外軌受到側(cè)向壓力。
⑶火車(chē)做向心運(yùn)動(dòng),內(nèi)軌受到側(cè)向壓力。
例題:在高速公路的拐彎處,路面造得外高內(nèi)低,即當(dāng)車(chē)向右拐彎時(shí),司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的要高一些,路面與水平面間的夾角為θ.設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧,要使車(chē)速為v時(shí)車(chē)輪與路面之間的橫向(即垂直于前進(jìn)方向)摩擦力等于零,θ應(yīng)等于( )
A .arcsin B . arctan
C . arcsin D. arccot
解析:如圖所示,要使摩擦力為零,必使車(chē)受的重力與支持力的合力捉供向心力,則:F=mgtanθ=m,故所以θ=arctan。即答案為B。
點(diǎn)評(píng)這是一道綜合應(yīng)用題,是用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)來(lái)解決處理實(shí)際物理問(wèn)題,這在實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用,例如鐵路、高速公路、雜技表演等,都是利用自身的重力分力提供轉(zhuǎn)彎所需的向心力。
⑵“水流星”節(jié)目分析
例題:⑴繩系杯子在豎直平面內(nèi)圓運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)杯中水不流
出的原因是: 。
⑵杯在最高點(diǎn)的最小速度vmin= ,
⑶設(shè)杯內(nèi)水的質(zhì)量為m,則當(dāng)最高點(diǎn)的速度v1>vmin時(shí),
杯對(duì)水的壓力N= ,
⑷設(shè)杯運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)速度為v2,則此時(shí)水對(duì)杯的壓力
N`= 。
解析:⑴水和重力提供水做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力
⑵
⑶
⑷
⑶“水流星”節(jié)目的變形討論
①“繩模型”
如圖所示,在最高點(diǎn)沒(méi)有物體支撐的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的情況
例:繩拴一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)、小球在豎直平面內(nèi)單軌道的內(nèi)單側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)
、排R界條件:繩子或軌道對(duì)小球沒(méi)有作用力
(可理解為恰好轉(zhuǎn)過(guò)或恰好轉(zhuǎn)不過(guò))
[注意]如果小球帶電,且空間存在電、磁場(chǎng),臨界條件應(yīng)是小球所受重力、電場(chǎng)力和洛侖茲力的合力等于向心力,此時(shí)臨界速度v臨界≠√gR
⑵小球能過(guò)最高點(diǎn)的條件: (當(dāng)v>√gR時(shí),繩對(duì)球產(chǎn)生拉力,軌道對(duì)球產(chǎn)生支持力)
⑶小球不能過(guò)最高點(diǎn)條件:(實(shí)際上球還沒(méi)到最高點(diǎn)就脫離了軌道)
⑷繩拴小球或小球在豎直平面內(nèi)單軌道內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)的最小速度vmin=
例題:一宇航員抵達(dá)一半徑為R的星球表面后,為了測(cè)定該星球的質(zhì)量M,做如下的實(shí)驗(yàn),取一根細(xì)線穿過(guò)光滑的細(xì)直管,細(xì)線一端拴一質(zhì)量為m的砝碼,另一端連接在一固定的測(cè)力計(jì)上,手握細(xì)直管掄動(dòng)砝碼,使它在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),停止掄動(dòng)細(xì)直管,砝碼可繼續(xù)在同一豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,此時(shí)觀察測(cè)力計(jì)得到當(dāng)砝碼運(yùn)動(dòng)到圓周的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)兩位置時(shí)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)差為△F,已知引力常量為G,試根據(jù)題中所提供的條件和測(cè)量結(jié)果,求出該星球的質(zhì)量M。
解析:最高點(diǎn)F1+mg=m,最低點(diǎn)F2-mg= m,根據(jù)機(jī)械能守恒定律:mv12+mg·2r=mv22,可得g=,星球表面上質(zhì)量為m的物體所受重力等于萬(wàn)有引力,即=mg,M=
點(diǎn)評(píng)這是一道與萬(wàn)有引力知識(shí)相結(jié)合的試題,一要解決圓運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,二要處理星球表面重力加速度的概念。
②“桿模型”
如圖所示,在最高點(diǎn)有物體支撐的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的情況
例題:桿粘小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)或小球在豎直平面內(nèi)雙軌道的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)。
⑴臨界條件:v=0(有物體支承的小球不會(huì)脫落軌內(nèi),只要還有向前速度都能向前運(yùn)動(dòng))
⑵小球在最高點(diǎn)的受力分析:(桿或雙軌道的內(nèi)外環(huán)對(duì)小球產(chǎn)生的彈力即可指向圓心也可背向圓心)
①當(dāng)v=0時(shí), 桿對(duì)球作用力為支持力或內(nèi)環(huán)對(duì)球有支持力,方向和指向圓心方向相反,
大小為:N=mg。
②當(dāng)0<v<√gR時(shí),桿對(duì)球作用力為支持力或內(nèi)環(huán)對(duì)球有支持力,方向和指向圓心方向相反,
大小為:N=mg-mv2/R; N隨v的增大而 減小 。
、郛(dāng)v=√gR時(shí), 桿對(duì)球作用力N=0或內(nèi)外環(huán)對(duì)球均無(wú)作用力。
、墚(dāng)v>√gR時(shí), 桿對(duì)球作用力為拉力或外環(huán)對(duì)其有支持力,方向指向圓心方向
大小為:N=mv2/R-mg; N隨v的增大而 增大 。
例題:長(zhǎng)為L的輕桿,一端固定一個(gè)小球,另一端固定在光滑的水平軸上,使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng),關(guān)于小球在過(guò)最高點(diǎn)的速度v,下列敘述中正確的是
A.v極小值為
B.v由零增大,向心力也逐漸增大
C.當(dāng)v由逐漸增大時(shí),桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大
D.當(dāng)v由逐漸減小時(shí),桿對(duì)小球的彈力逐漸減小
解析:由于桿既可以承受壓力又可以承受拉力,因此小球受合力既可以大于小球重力又可以小于小球重力,也可以等于小球重力。當(dāng)桿受力為零時(shí),重力充當(dāng)向心力, 。當(dāng)時(shí)桿對(duì)小球施拉力;時(shí)桿對(duì)小球施壓力,因此v極小值可以小于,只要大于0即可。故正確選項(xiàng)是B、C、D
例題:一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管,位于豎直平面內(nèi),環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的半徑大得多).在圓管中有兩個(gè)直徑與細(xì)管內(nèi)徑相同的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)).A球的質(zhì)量為m,B球的質(zhì)量為m.它們沿環(huán)形圓管順時(shí)針運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度都為v.設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),B球恰好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),若要此時(shí)兩球作用于圓管的合力為零,那么m、m、R與v應(yīng)滿足的關(guān)系式是 。
解析:這是一道圓周運(yùn)動(dòng)與機(jī)械能守恒的綜合題目,也是一道情景新穎的討論題,要求能正確地對(duì)A、B兩球進(jìn)行受力分析,判斷出A、B受到圓管對(duì)它們的作用力的方向,列出正確的方程式,問(wèn)題便會(huì)迎刃而解。由題意可知,為了使在最高點(diǎn)的B球和最低點(diǎn)的A球?qū)A管的作用力的合力為零,則有:對(duì)A,N-mg= m(N的方向必向上)。
對(duì)B,N+mg= m (N的方向必向下).又知B球在最低點(diǎn)時(shí)速度為 v,在最高點(diǎn)時(shí)速度為 v,則應(yīng)有mv= mv+ mg·2R,依題意。
則有A、B對(duì)圓管的合力為零.整理得m、m、R及N=N,則有A、B對(duì)圓管的合力為零。故所以得(m-m)+(m+m)g=0。
點(diǎn)評(píng)本題考查了機(jī)械能的有關(guān)知識(shí)和圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)。要求對(duì)運(yùn)動(dòng)物體有正確的守力分析,要對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行確定。
⑷汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題:
例題:汽車(chē)質(zhì)量為m,通過(guò)一橋:
⑴當(dāng)汽車(chē)以速率v通過(guò)半徑為R的拱形橋,在最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力為: N=mg-mv2/R;且壓力隨v的增大而 減小 ;
⑵當(dāng)車(chē)的速度v`= 時(shí),其在最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力為零;
⑶如汽車(chē)以速率v通過(guò)半徑為R的凹形橋,則最低點(diǎn)橋?qū)?chē)的支持力為N=mv2/R+mg;且支持力隨v的增大而 增大 。
⑸水平轉(zhuǎn)臺(tái)上物體運(yùn)動(dòng)分析:
例題:如圖,水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體m隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng),
⑴當(dāng)半徑不變,角速度增大時(shí),設(shè)物體仍作勻速圓周運(yùn)動(dòng),則物體受到的靜摩擦力 增大 ,彈力 不變 ,向心力 增大 ,向心加速度 增大 ;
⑵當(dāng)角速度不變,半徑增大時(shí),設(shè)物體仍作勻速圓周運(yùn)動(dòng),則物體受到的靜摩擦力 增大 ,線速度 增大 ,向心加速度 增大 。
例題:如圖所示,水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放有質(zhì)量均為m的兩小物塊A、B,A離轉(zhuǎn)軸距離為L,A、B間用長(zhǎng)為L的細(xì)繩相連,開(kāi)始時(shí),A、B與軸心在同一直線上,線被拉直,A、B與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間摩擦因數(shù)均為μ,當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)線上出現(xiàn)張力?當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)A物塊開(kāi)始滑動(dòng)?
解析:繩上開(kāi)始出現(xiàn)張力時(shí),B受的最大靜摩擦力剛好充當(dāng)向心力,
即μmg=mω2·2L,
ω=
當(dāng)A所受摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí),A開(kāi)始滑動(dòng),
此時(shí),μmg-F=mω21L,F+μmg= mω21·2L
故2μmg=3 mω21L,ω1=
點(diǎn)評(píng)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的加速度增加,其所需的向心力也相應(yīng)增加,所以摩擦力逐漸增加,但靜摩擦力有一個(gè)極值,即最大靜摩擦力。如果超過(guò)極限,外力不能提供物體作圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力就要開(kāi)始滑動(dòng)。
1、勻速圓周運(yùn)動(dòng)解題步驟:
⑴明確研究對(duì)象,確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),找出圓心和半徑
⑵確定研究對(duì)象在某位置(某時(shí)刻)所處狀態(tài),進(jìn)行受力分析,作出受力分析圖,找出向心力的來(lái)源
⑶根據(jù)向心力公式Fn= mω2r=m v2/r=mωv=m(2π/T)2r列方程,取“向心”方向?yàn)檎?/p>
⑷檢查結(jié)果的合理性,并進(jìn)行必要的分析討論。
例題:如圖所示一皮帶輪傳動(dòng)裝置,右輪半徑為r,a是它邊緣上的一點(diǎn)。左側(cè)是一輪軸,大輪的半徑為4r,小輪半徑為2r,b點(diǎn)在小輪上,到小輪中心距離為r,c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上,若在傳動(dòng)過(guò)程中,皮帶不打滑,則
A.a點(diǎn)與b點(diǎn)的線速度大小相等
B.a點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等
C.a點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等
D.a點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小相等
解析:勻速圓周運(yùn)動(dòng)中各參量的關(guān)系,即,,,,。在皮帶傳動(dòng)中這些參量的特殊制約和聯(lián)系是:皮帶上各點(diǎn)線速度大小相等;同軸的輪上各點(diǎn)角速度相等。由題意可知,再經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單運(yùn)算可得出正確選項(xiàng)是C、D。
例題:質(zhì)量相等的小球A、B分別固定在輕桿OB的中點(diǎn)及端點(diǎn),當(dāng)桿在光滑水平面上繞O點(diǎn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,求桿的OA段及AB段對(duì)球的拉力之比?
解析:A、B小球受力如圖所示,在豎直方向上A與B處于平衡態(tài)。在水平方向上根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律,
,。
,
TA∶TB = 3∶2
答案:TA∶TB = 3∶2
10、離心現(xiàn)象:
⑴定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合力突然消失或者不足于提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)就叫離心運(yùn)動(dòng)
⑵離心現(xiàn)象的應(yīng)用:
①離心干燥器(洗衣機(jī)的脫水筒):利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉
②用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)
③“棉花糖”的制作
⑶離心現(xiàn)象的防止:
①車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)速度不能超過(guò)規(guī)定的速度:車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力大于最大靜摩擦力時(shí),即最大
靜摩擦力不能提供汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力時(shí),汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故
②高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等都不得超過(guò)允許的最大速度,如果轉(zhuǎn)速過(guò)高,砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需的向心力時(shí),離心運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂,以致釀成事故。
例題:將來(lái)人類離開(kāi)地球到宇宙中去生活,可以設(shè)計(jì)成如圖所示的宇宙村,它是一個(gè)圓形的密封建筑,人們生活在圓環(huán)的邊上,為了使人們?cè)谄渲猩畈恢劣谟惺е馗,可以?jì)它旋轉(zhuǎn),設(shè)這個(gè)建筑物的直徑為200m,那么,當(dāng)它繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為多少(r/s)時(shí),人類感覺(jué)到像生活在地球上一樣要承受10m/s2的加速度?如果轉(zhuǎn)速超過(guò)了上述值,人們將有怎樣的感覺(jué)?
解析:處于宇宙間的物體處于完全失重狀態(tài),現(xiàn)要生活在其宇宙村中的人無(wú)失重感,題中告訴讓該裝置轉(zhuǎn)動(dòng),即處于宇宙村邊緣的人隨宇宙村一起旋轉(zhuǎn)時(shí),所需的向心加速度等于題中所給的10m/s2時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速就是所求轉(zhuǎn)速。
由圓周運(yùn)動(dòng)的向心力加速度公式有a=(2πn)2R
得n= 代入數(shù)值有n=0.05r/s 。
若轉(zhuǎn)速超過(guò)此值,由上式可知,其加速度將大于10m/s2,因而人有超重的感覺(jué)。
點(diǎn)評(píng) 這是一道假設(shè)推理題,要求建立一個(gè)物理假象的模型,這能培養(yǎng)學(xué)生的想象力和處理解決問(wèn)題的能力,同時(shí)這也是高考趨勢(shì)的發(fā)展方向。要求考生能夠根據(jù)已知的知識(shí)和所給的物理事實(shí)、條件,對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行邏輯推理和論證,得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷,并能把推理過(guò)程表達(dá)出來(lái),論證推理有助于加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的推理能力的考查。
9、向心力作用下使物體產(chǎn)生的加速度―――向心加速度an
、畔蛐募铀俣龋涸谙蛐牧ψ饔孟挛矬w產(chǎn)生的加速度叫做向心加速度
[注意]向心力與向心加速度具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,即向心力改變時(shí),向心加速度隨即改變
⑵向心加速度的方向:始終垂直于線速度,沿著半徑指向圓心,且每時(shí)每刻都在不斷地變化。所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)
⑶向心加速度的大小:an= rω2==r(2πf)2=r(2πn)2
an=v2/r
an=vω
⑷向心加速度是描述速度方向變化快慢的物理量。
⑸當(dāng)v一定時(shí),an與r成反比;當(dāng)ω一定時(shí)an與r成正比,注意:r、v及ω間有制約關(guān)系
例題:下列說(shuō)法正確的是
A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)
B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速運(yùn)動(dòng)
C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)
D.因?yàn)槲矬w有向心力存在,所以才使物體不斷改變速度的方向而做圓周運(yùn)動(dòng)
解析:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小不變而方向在時(shí)刻改變,因此屬于變加速運(yùn)動(dòng)。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,向心力對(duì)速度大小的改變沒(méi)有貢獻(xiàn),它作用只是不斷改變速度方向,所以正確選項(xiàng)是C、D。
8、向心力
⑴向心力定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力總是指向圓心,這個(gè)力叫做向心力。
[注意]向心力是根據(jù)力的作用效果命名,不是某種特殊性質(zhì)的力。
⑵向心力的來(lái)源:可以由重力、彈力、摩擦力等提供。總之是物體所受的合外力提供了物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。
⑶向心力的方向:總是沿半徑指向圓心,方向時(shí)刻與線速度方向垂直,故方向時(shí)刻在改變。向心力是變力。
⑷向心力的作用效果:只改變線速度的方向,不改變線速度的大小。
[原因]向心力指向圓心,而物體的運(yùn)動(dòng)方向沿圓周上該處的切線方向,兩者相互垂直。物體在運(yùn)動(dòng)方向所受的合外力為零。在這個(gè)方向上無(wú)加速度。速度大小不會(huì)改變,所以向心力只改變速度的方向,。
⑸向心力的大。
①向心力大。篎n=mrω2==mr(2πf)2=mr(2πn)2
Fn=m v2/r
②向心力大小與多個(gè)變量有關(guān)。因此在分析問(wèn)題時(shí),一定要利用控制變量的方法不處理。即在設(shè)定其它量不變的條件下,來(lái)分析所需向心力與某一變量的關(guān)系。
③向心力F跟r、ω(或v)是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
⑹勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件:具有初速度v,合外力大小不變,方向時(shí)刻垂直線速度v,指向圓心
[注意]物體在恒力作用下不可能作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
7、圓周運(yùn)動(dòng)的表征物理量:
⑴線速度v:①定義:圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度;單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)
②大。壕速度=弧長(zhǎng)/時(shí)間,即v=s/t;
③方向:圓周的切線方向;
④勻速圓運(yùn)動(dòng)線速度的特點(diǎn):線速度大小不變,但方向時(shí)刻改變
⑵角速度ω: ①定義:半徑在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度;
②大小:角速度=角度(弧度)/時(shí)間即:ω=φ/t
③單位:弧度每秒,即:rad/s;
④勻速圓周運(yùn)動(dòng)中角速度特點(diǎn):角速度恒定不變
⑶周 期T: ①定義:勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間;
②大。褐芷=周長(zhǎng)/線速度,即:T=2πr/v
③單位:秒,即s;
④勻速:圓周運(yùn)動(dòng)中周期的特點(diǎn):周期不變
⑷頻 率f: ①定義:每秒鐘完成勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)
②大。篺=1/T
③單位:赫茲,即Hz,1Hz=1轉(zhuǎn)/秒
⑸轉(zhuǎn) 速n: ①定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù),符號(hào)n
②大。恨D(zhuǎn)速的大小就等于頻率的大小
③單位:國(guó)際單位制中用轉(zhuǎn)/秒,日常生活中也用轉(zhuǎn)/分
⑹勻速圓周運(yùn)動(dòng)各物理量之間的關(guān)系:
①各量關(guān)系:v=2πr/T,
ω=2π/T=2πf=2πn(n的單位為轉(zhuǎn)/秒),
v=ωr
②同一轉(zhuǎn)盤(pán)上半徑不同的各點(diǎn),角速度相等但線速度大小不同
③皮帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的兩輪邊緣線速度大小相等,但角速度不一定相同
④當(dāng)半徑一定時(shí),線速度與角速度成正比;當(dāng)角速度一定時(shí),線速度與半徑成正比
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